JP2016070067A - Geothermal power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地熱発電システムに関する。すなわち、温泉地等の地熱水蒸気にて蒸気原動機を回して発電する、地熱発電システムに関するものである。 The present invention relates to a geothermal power generation system. That is, the present invention relates to a geothermal power generation system that generates electricity by turning a steam prime mover using geothermal steam such as a hot spring resort.
《技術的背景》
日本は温泉が多く、火山帯の近くでは安定したエネルギー源として、温泉の水蒸気の利用が注目されている。
すなわち、地下数10m〜数1,000mには、マグマの熱によって生成された天然の地熱水蒸気が溜まっている。そして、これをボーリングによって蒸気井を掘り、自噴させて採取し、もって蒸気原動機を回して発電する地熱発電システムが開発され、実用化,プラント化が進展している。
《Technical background》
Japan has many hot springs, and the use of water vapor from hot springs is attracting attention as a stable energy source near the volcanic belt.
That is, natural geothermal water vapor generated by the heat of magma is accumulated in several tens of meters to several thousand meters. Then, a geothermal power generation system has been developed in which a steam well is dug by boring, collected by self-injection, and a steam prime mover is used to generate electricity.
《従来技術》
このような地熱発電システムの従来例としては、次の2つのタイプが代表的である。
第1タイプの従来例については、次のとおり。この第1従来例では、地中から噴出する地熱水蒸気を直接、蒸気タービンに供給して蒸気タービンを回し、もって発電機を駆動させていた。この第1の従来例は、後述により現状では採用例が少ない。
第2タイプの従来例については、次のとおり。この第2従来例では、地中から噴出する地熱水蒸気を熱源として、まず温水を生成し、次に温水にて低沸点流体を蒸発させて蒸気タービンに供給して、蒸気タービンを回し、もって発電機を駆動させていた。なお温水を経由しない従来例もあった。
この第2の従来例としては、いわゆるバイナリーサイクル方式が代表的であり、現状では採用例も多い。
<Conventional technology>
As a conventional example of such a geothermal power generation system, the following two types are typical.
The conventional example of the first type is as follows. In the first conventional example, geothermal water vapor ejected from the ground is directly supplied to the steam turbine to rotate the steam turbine, thereby driving the generator. The first conventional example has not been adopted at present in the present situation as will be described later.
The second type conventional example is as follows. In this second conventional example, geothermal water vapor ejected from the ground is used as a heat source, first, hot water is generated, then low-boiling point fluid is evaporated with the hot water and supplied to the steam turbine, and the steam turbine is turned to generate power. I was driving the machine. There was also a conventional example that did not go through hot water.
As this second conventional example, a so-called binary cycle method is representative, and there are many examples of adoption at present.
《図4の例について》
図4は、上述した第2従来例の構成フロー図である。ここで、この図4に示した例について、説明しておく。
蒸気井1から噴出する地熱水蒸気Aは、まず気水分離器2に供給され、もって地熱水蒸気Aから熱水Bが分離される。それから地熱水蒸気Aは、熱交換器3に供給され、凝縮潜熱が温水Cの顕熱に置き換えられる。
このように得られた温水Cは、熱交換器例えばリボイラー4に供給され、その顕熱がフロンやペンタン等の低沸点流体の蒸発潜熱に、置き換えられる。そして、得られた低沸点流体Dの蒸気が、蒸気タービン5に供給されて蒸気タービン5を回転させ、もって発電機6を駆動させていた。
なお、蒸気タービン5から排気され低圧化した低沸点流体Dは、コンデンサーつまり凝縮器7´に供給されて冷却,凝縮,液化された後、つまりその凝縮潜熱を冷却水Wの顕熱に置き換えた後、ポンプ8にて昇圧されて、再びリボイラー4へと循環されるようになっていた。図中9は、凝縮器7´への冷却水Wの供給,回収用の冷却塔、10は、それぞれ導管を示す。
<< Example of Fig. 4 >>
FIG. 4 is a configuration flowchart of the second conventional example described above. Here, the example shown in FIG. 4 will be described.
The geothermal steam A ejected from the
The hot water C thus obtained is supplied to a heat exchanger such as a
The low-boiling fluid D exhausted from the
このような従来の地熱発電システムとしては、例えば、次の特許文献1,2に示されたものが挙げられる。
ところで、このような従来の地熱発電システムについては、次のような課題が指摘されていた。
《第1の問題点》
第1に、上述した第1従来例の地熱発電システムについては、スケール,腐食,磨食等が多発し、設備が損傷し易いという問題が指摘されていた。
すなわち地熱水蒸気Aには、カルシューム等の鉱物成分や、硫化水素,炭酸ガス,アンモニア等の腐食性成分、等々が含有されている。
そして、カルシューム等の鉱物成分は、蒸気タービン5のノズルや羽根に、スケールとなって折出,付着,皮膜し易く、タービン性能低下や詰まりの原因となる。
そこで蒸気タービン5について、スケール除去作業,清掃作業,交換作業等を頻繁に行うことを要しており、多大な労力作業コストを要する、という指摘があった。
By the way, the following problems were pointed out about such a conventional geothermal power generation system.
<First problem>
First, regarding the geothermal power generation system of the first conventional example described above, there has been a problem that scale, corrosion, polishing, etc. frequently occur and the equipment is easily damaged.
That is, the geothermal water vapor A contains mineral components such as calcium, corrosive components such as hydrogen sulfide, carbon dioxide, ammonia, and the like.
Mineral components such as calcium are likely to be scaled, attached, and coated on the nozzles and blades of the
Therefore, it has been pointed out that the
又、硫化水素,その他の腐食性成分に起因して、蒸気タービン5のノズルや羽根に腐食損傷が発生し易く、例えば地熱水蒸気A漏れの原因となる、という指摘もあった。
更に、前述した鉱物成分に起因して、蒸気タービン5のノズルや羽根に磨食損傷も発生し易かった。
なお、このようなスケール,腐食損傷,磨食損傷等への対策としては、ライニング処理が考えられるが、構造的,経済的に困難視されていた。すなわち、蒸気タービン5のノズルや羽根は、周知のごとく構造が複雑,煩多,多様であり、保護材料で被覆するライニング処理に、馴染みにくかった。
Further, it has been pointed out that corrosion damage is likely to occur in the nozzles and blades of the
Furthermore, due to the mineral components described above, erosion damage was likely to occur on the nozzles and blades of the
In addition, as a countermeasure against such scale, corrosion damage, polishing damage, etc., lining treatment can be considered, but it has been considered difficult structurally and economically. That is, the nozzles and blades of the
《第2の問題点》
第2に、上述した図4等の第2従来例の地熱発電システムは、このような第1従来例の実情に鑑み、開発,実用化されたものである。
すなわち、この第2従来例では、地熱水蒸気Aを、第1従来例のように蒸気タービン5に直接供給せず、単にシステムの熱源として利用する。もって蒸気タービン5に関し、スケール,腐食,磨食等の発生は抑制される。
しかしながら、この第2従来例の地熱発電システムについては、設備コストや発電効率に問題が指摘されていた。
<< Second problem >>
Secondly, the above-described geothermal power generation system of the second conventional example such as FIG. 4 has been developed and put into practical use in view of the actual situation of the first conventional example.
That is, in the second conventional example, the geothermal water vapor A is not directly supplied to the
However, regarding the geothermal power generation system of the second conventional example, problems have been pointed out in equipment cost and power generation efficiency.
すなわち、この第2従来例では、前述したように複数の熱交換器と、その付帯設備を必要とする。例えば図4の例では、熱交換器3,リボイラー4,凝縮器7´等と、多くの導管10,ポンプ8等々を必要とする。もって、設備コストが嵩んでいた。
又、上述したように、地熱水蒸気Aから低沸点流体Dに至る迄、複数回の熱交換を必要とする。つまり、潜熱から顕熱への熱交換が複数回行われており、発電効率低下の原因となっていた。
地熱水蒸気Aの熱量は、結果的に例えば1割程度しか利用されておらず、多くの熱量が利用されないでスルーされる状態となっていた。反面、発電出力(回収電力F)の低さが指摘されていることにも鑑み、熱量の有効利用ニーズ,発電効率の向上ニーズが高まっていた。
That is, in the second conventional example, as described above, a plurality of heat exchangers and their associated facilities are required. For example, in the example of FIG. 4, a
Further, as described above, a plurality of heat exchanges are required from the geothermal steam A to the low boiling point fluid D. That is, heat exchange from latent heat to sensible heat has been performed a plurality of times, causing a reduction in power generation efficiency.
As a result, only about 10% of the amount of heat of the geothermal water vapor A is used, and a large amount of heat is not used and the heat is passed through. On the other hand, in view of the fact that the power generation output (recovered power F) is low, the need for effective use of heat and the need to improve power generation efficiency have increased.
《本発明について》
本発明の地熱発電システムは、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第1に、スケール,腐食,磨食等の発生が抑制され、第2に、設備コストが低減されると共に発電効率が向上する、地熱発電システムを提案することを、目的とする。
<< About the present invention >>
In view of such a situation, the geothermal power generation system of the present invention has been made to solve the problems of the conventional example.
And this invention aims at proposing the geothermal power generation system which suppresses generation | occurrence | production of a scale, corrosion, polishing, etc. 1stly, and 2nd reduces an installation cost and improves electric power generation efficiency. To do.
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項1については、次のとおり。
請求項1の地熱発電システムは、地熱水蒸気を使用して発電するシステムよりなり、該水蒸気にて蒸気原動機が直接駆動される。
そして該蒸気原動機は、ルーツタイプやロータリータイプよりなり、ケーシング内にロータが組み込まれておりノズルや羽根を備えていないこと、を特徴とする。
請求項2については、次のとおり。
請求項2の地熱発電システムでは、請求項1において、該蒸気原動機は、少なくとも該ケーシング内面および該ロータ表面が、保護材料にて被覆されライニング処理されていること、を特徴とする。
請求項3については、次のとおり。
請求項3の地熱発電システムでは、請求項2において、該水蒸気は、地中から噴出する天然自噴水蒸気よりなり、該蒸気原動機についてスケール発生,腐食発生,および磨食発生の助長成分を含有している。
そして該水蒸気は、蒸気井から気水分離器を経由して、該蒸気原動機に給気される。該気水分離器は、該蒸気井から供給された該水蒸気から、熱水を分離する。該蒸気原動機は、主軸が発電機に連結されていること、を特徴とする。
<About each claim>
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows, as described in the claims.
About
The geothermal power generation system according to
The steam prime mover is of a roots type or a rotary type, and is characterized in that a rotor is incorporated in the casing and no nozzles or blades are provided.
About
The geothermal power generation system according to
About
The geothermal power generation system according to
The steam is supplied from the steam well to the steam prime mover via the steam separator. The steam separator separates hot water from the water vapor supplied from the steam well. The steam prime mover is characterized in that a main shaft is connected to a generator.
請求項4については、次のとおり。
請求項4の地熱発電システムでは、請求項3において、該水蒸気は、該蒸気原動機から復水器に排気される。そして該復水器は、排気された該水蒸気を、冷却し凝縮させて排水すること、を特徴とする。
請求項5については、次のとおり。
請求項5の地熱発電システムでは、請求項3又は4において、該蒸気原動機は、ルーツタイプよりなる。もって、給排気される該水蒸気の断熱膨張に基づき、一対の該ロータが、該ケーシング内で反対方向に同期回転運動して、該主軸に回転力が伝達される。
そして該水蒸気は、該ロータとケーシング間を移動した後、排気されること、を特徴とする。
請求項6については、次のとおり。
請求項6の地熱発電システムでは、請求項3又は4において、該蒸気原動機は、ロータリータイプよりなる。もって、給排気される該水蒸気の断熱膨張に基づき、1個の該ロータが、該ケーシング内で回転運動して、該主軸に回転力が伝達される。
そして該水蒸気は、該ロータとケーシング間を移動した後、排気されること、を特徴とする。
About
In a geothermal power generation system according to a fourth aspect, in the third aspect, the water vapor is exhausted from the steam prime mover to a condenser. The condenser is characterized in that the exhausted water vapor is cooled, condensed, and drained.
About
In a geothermal power generation system according to a fifth aspect, in the third or fourth aspect, the steam prime mover is of a roots type. Accordingly, based on the adiabatic expansion of the water vapor supplied and exhausted, the pair of rotors rotate synchronously in opposite directions in the casing, and the rotational force is transmitted to the main shaft.
The water vapor is exhausted after moving between the rotor and the casing.
About
In a geothermal power generation system according to a sixth aspect, in the third or fourth aspect, the steam prime mover is of a rotary type. Accordingly, based on the adiabatic expansion of the water vapor that is supplied and exhausted, the one rotor rotates in the casing, and the rotational force is transmitted to the main shaft.
The water vapor is exhausted after moving between the rotor and the casing.
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)地熱水蒸気は、気水分離器を経由して蒸気原動機に供給される。
(2)蒸気原動機は、ルーツタイプやロータリータイプよりなる。
(3)蒸気原動機に供給された高温,高圧の該水蒸気は、断熱膨張してロータを回転駆動させ、その主軸を介し連結された発電機を駆動せしめる。
(4)そして該水蒸気は、ロータの回転に伴い高圧側から低圧側に導かれると共に、断熱膨張を継続しつつ排気される。もって、ロータを介した前後の圧力差により、ロータの回転が促進される。
(5)蒸気原動機から排気された該水蒸気はそのまま大気放散されるか、復水器へと供給される。
(6)復水器に供給された場合、該水蒸気は、冷却,凝縮されて排水される。これに伴い、体積,圧力が低下するので、前記(4)で述べたロータ前後の圧力差が一段と顕著化し、ロータの回転が一段と促進される。
(7)ところで、蒸気原動機に供給される該水蒸気中には、スケール,腐食,磨食等の助長成分が含有されているが、蒸気原動機の少なくともケーシング内面およびロータ表面は、ライニング処理されている。
(8)すなわち蒸気原動機は、ルーツタイプやロータリータイプよりなり、構造が単純,簡単,シンプルなので、ライニング処理が構造的,経済的に可能である。もって、スケール,腐食,磨食等の発生は抑制される。
(9)従って、該水蒸気を蒸気原動機に直接供給可能であり、システムの設備構成が簡単容易化される。
(10)更に、該水蒸気を蒸気原動機に直接供給するので、該水蒸気の熱量をロスなく十分に利用可能となる。
(11)さてそこで、本発明の地熱発電システムは、次の効果を発揮する。
<About the action>
Since the present invention comprises such means, the following is achieved.
(1) The geothermal steam is supplied to the steam prime mover via the steam separator.
(2) The steam prime mover consists of a roots type and a rotary type.
(3) The high-temperature, high-pressure water vapor supplied to the steam prime mover adiabatically expands and rotationally drives the rotor, and drives the generator connected via the main shaft.
(4) The water vapor is guided from the high pressure side to the low pressure side as the rotor rotates, and exhausted while continuing adiabatic expansion. Accordingly, the rotation of the rotor is promoted by the pressure difference between the front and rear through the rotor.
(5) The water vapor exhausted from the steam prime mover is directly diffused into the atmosphere or supplied to the condenser.
(6) When supplied to the condenser, the water vapor is cooled, condensed and drained. As a result, the volume and pressure are reduced, so that the pressure difference before and after the rotor described in (4) becomes more prominent, and the rotation of the rotor is further promoted.
(7) By the way, the steam supplied to the steam prime mover contains facilitating components such as scale, corrosion, polishing, etc., but at least the casing inner surface and the rotor surface of the steam prime mover are lined. .
(8) That is, the steam prime mover is composed of a root type or a rotary type, and the structure is simple, simple, and simple, so that the lining process is structurally and economically possible. Thus, the occurrence of scale, corrosion, polishing, etc. is suppressed.
(9) Therefore, the water vapor can be directly supplied to the steam prime mover, and the system configuration can be simplified and simplified.
(10) Furthermore, since the water vapor is directly supplied to the steam prime mover, the heat quantity of the water vapor can be sufficiently utilized without loss.
(11) Now, the geothermal power generation system of the present invention exhibits the following effects.
《第1の効果》
第1に、スケール,腐食,磨食等の発生が抑制される。
本発明の地熱発電システムでは、蒸気原動機として、ルーツタイプやロータリータイプを初めて採用してなる。地熱発電システムでは初めて採用してなる。
もって蒸気原動機は、構造が極めて単純,簡単,シンプルであり、ノズルや羽根は使用されておらず、少なくともそのケーシング内面およびロータ表面が、保護材にて被覆されライニング処理される。
そこで、前述したこの種の従来例のように、つまりノズルや羽根を使用していた蒸気タービンのように、スケール,腐食,磨食等の発生は抑制される。
すなわち、カルシューム等の鉱物成分や、硫化水素,炭酸ガス,アンモニア等の腐食性成分等を含有した地熱水蒸気が、直接、蒸気原動機等のシステム設備に供給されるものの、スケール,腐食,磨食等に起因した問題発生は回避される。
従来例のように、タービン性能低下や詰まりは回避され、スケール除去作業,清掃作業,交換作業等に要する労力,作業コストが削減される。勿論、腐食損傷,磨食損傷も防止される。
<< First effect >>
First, generation of scale, corrosion, polishing, etc. is suppressed.
In the geothermal power generation system of the present invention, a root type or a rotary type is first adopted as a steam prime mover. It is adopted for the first time in a geothermal power generation system.
Therefore, the steam prime mover has a very simple, simple, and simple structure. No nozzles or blades are used, and at least the casing inner surface and the rotor surface are coated with a protective material and lined.
Therefore, as in the conventional example of this type described above, that is, like a steam turbine that uses nozzles and blades, the occurrence of scale, corrosion, polishing, and the like is suppressed.
In other words, although geothermal steam containing mineral components such as calcium and corrosive components such as hydrogen sulfide, carbon dioxide, and ammonia is directly supplied to system equipment such as steam generators, scale, corrosion, polishing, etc. Occurrence of problems due to
As in the conventional example, a decrease in turbine performance and clogging are avoided, and labor and cost required for scale removal work, cleaning work, replacement work, and the like are reduced. Of course, corrosion damage and polishing damage are also prevented.
《第2の効果》
第2に、そこで設備コストが低減されると共に、発電効率が向上する。
本発明の地熱発電システムでは、蒸気原動機がライニング処理されているので、地熱水蒸気を直接、蒸気原動機に供給して発電する。前述したこの種の従来例のように、複数の熱交換器等を配置する訳ではなく、その分、設備コストが低減される。
又、水蒸気の熱量が十分利用されるようになる。従来例のように、水蒸気を熱源として水や低沸点流体を蒸発させて、蒸気タービンに供給するのではなく、水蒸気を直接、蒸気原動機に供給する。もって、水蒸気の熱量が有効利用され、エネルギーロスが少なく、発電効率が向上し、発電出力(回収電力)が大幅増加するようになる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
<< Second effect >>
Secondly, the facility cost is reduced and the power generation efficiency is improved.
In the geothermal power generation system of the present invention, since the steam prime mover is lined, geothermal steam is directly supplied to the steam prime mover to generate power. Unlike the conventional example of this type described above, a plurality of heat exchangers and the like are not arranged, and the equipment cost is reduced accordingly.
Further, the heat quantity of water vapor is sufficiently utilized. Instead of evaporating water or a low-boiling point fluid using steam as a heat source and supplying the steam to the steam turbine as in the conventional example, the steam is directly supplied to the steam prime mover. Accordingly, the amount of heat of steam is effectively used, energy loss is reduced, power generation efficiency is improved, and power generation output (recovered power) is greatly increased.
As described above, the effects exerted by the present invention are remarkably large, such as all the problems existing in this type of conventional example are solved.
以下、本発明を実施するための形態について、図1,図2,図3を参照して、詳細に説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要について、説明する。
この地熱発電システムは、地熱水蒸気Aを使用して発電するシステムよりなり、地熱水蒸気Aにて蒸気原動機11が直接駆動される。
そして、この蒸気原動機11は、ルーツタイプやロータリータイプよりなり、ケーシング12内にロータ13が組み込まれており、ノズルや羽根を備えていない。少なくともケーシング12内面およびロータ13表面は、保護材料にて被覆されライニング処理Eされている。
地熱水蒸気Aは、蒸気井1から気水分離器2を経由して、蒸気原動機11に給気される。気水分離器2は、蒸気井1から供給された地熱水蒸気Aから、熱水Bを分離する。蒸気原動機11は、主軸14が隣接付設された発電機6に連結されている。
本発明の概要は以上のとおり。以下、このような本発明について、詳述する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
<< Outline of the Invention >>
First, an outline of the present invention will be described.
This geothermal power generation system is a system that generates electricity using geothermal steam A, and the steam
The steam
The geothermal steam A is supplied from the steam well 1 to the steam
The outline of the present invention is as described above. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
《地熱水蒸気A等について》
まず、地熱水蒸気A等について、図1,図2を参照して説明する。地熱水蒸気A(以下単に水蒸気Aと言う)は、天然自噴水蒸気よりなる。すなわち水蒸気Aは、地下の地熱帯から蒸気井1を介し自噴,噴出,採取されて、高温,高圧状態で気水分離器2に供給される。
気水分離器は、スチームホルダーとも称され、水蒸気Aから熱水Bを分離する。すなわち、混合流体を気水分離し、熱水Bは、図示例ではタンク17を経由した後、排水溝Vや還元井から地中に戻される。
そして水蒸気Aは、気水分離器2頂部等に付設された蒸気溜で圧力調整されると共に、蒸気原動機11へと供給される。
水蒸気A等については、以上のとおり。
<< About geothermal water vapor A, etc. >>
First, the geothermal water vapor A and the like will be described with reference to FIGS. The geothermal water vapor A (hereinafter simply referred to as water vapor A) is composed of natural spontaneous vapor. That is, the water vapor A is self-injected, ejected and collected from the underground tropics through the steam well 1 and supplied to the
The steam separator is also referred to as a steam holder and separates hot water B from water vapor A. That is, the mixed fluid is separated into steam and hot water B is returned to the ground from the drainage groove V and the reduction well after passing through the
The steam A is adjusted in pressure by a steam reservoir attached to the top of the
About water vapor A etc., it is as above.
《蒸気原動機11について》
次に、蒸気原動機11について、図1〜図3を参照して説明する。蒸気原動機11は、図3の(1)図〜(4)図に示したルーツタイプや、図3の(5)図,(6)図に示したロータリータイプよりなり、ケーシング12内にロータ13が組み込まれている。
そして、気水分離器2から高温,高圧の水蒸気Aが、蒸気原動機11のケーシング12に設けられた導入口つまり吸入口15から、ケーシング12内へと供給されて断熱膨張し、もってロータ13を回転運動させる。
すなわち水蒸気Aは、ケーシング12内の高圧側・圧縮側で断熱膨張し、もって、高速気流化すると共に、ロータ13を高速回転させる。そして、ロータ13の主軸14に回転力が伝達され、主軸14に連結された発電機6が駆動されて、回収電力Fが外部供給される。
このように、水蒸気Aの流体エネルギー(地熱エネルギー)が、ロータ13の仕事として機械エネルギー(運動エネルギー,回転エネルギー)に変換され、この機械エネルギーが、発電機6の電気エネルギーに変換される。
<About steam
Next, the steam
Then, high-temperature and high-pressure steam A from the steam /
That is, the water vapor A is adiabatically expanded on the high-pressure side and the compression side in the
In this way, the fluid energy (geothermal energy) of the water vapor A is converted into mechanical energy (kinetic energy, rotational energy) as work of the
そして水蒸気Aは、ケーシング12内をロータ13の回転に伴い、上述した高圧側・圧縮側から、低圧側・開放側へと導き移送される。そして水蒸気Aは、更に断熱膨張を継続することにより、一段と圧力が低化して、吐出口16から排気される。
もって水蒸気Aについて、ロータ13を介した前後の圧力差が拡大して、ロータ13の回転運動が促進される。上述した流体エネルギー,機械エネルギー,電気エネルギー間の変換が促進される。
The steam A is guided and transferred from the high pressure side / compression side to the low pressure side / open side as the
As a result, the pressure difference between the front and rear of the water vapor A through the
ところで、図1に示した例において、水蒸気Aは、事後、蒸気原動機11の低圧側そして吐出口16から、大気放散Gされる。これにより水蒸気Aは、膨張して圧力が一段と低下するので、前述したロータ13を介した圧力差形成が一段とスムーズ化する。
これに対し、図2に示した例において、水蒸気Aは、事後、蒸気原動機11の低圧側そして吐出口16から、コンデンサーつまり復水器7に排気される。復水器7は、排気された水蒸気Aを冷却,凝縮,排水する。図中9は、復水器7への冷却水W供給,回収用の冷却塔である。
そして水蒸気Aが、復水器7にて凝縮水Hとなって水に戻されることにより、容積が収縮し圧力が低下する。これにより図1の例に比し、ロータ13を介した圧力差が更に一段と大きくなり、もってロータ13の回転運動が更に一段と促進される。なお凝縮水Hは、タンク17に集められた後、排水溝Vから地中に排水される。
蒸気原動機11については、以上のとおり。
By the way, in the example shown in FIG. 1, the water vapor A is subsequently diffused into the atmosphere G from the low pressure side of the steam
On the other hand, in the example shown in FIG. 2, the steam A is subsequently exhausted from the low pressure side of the steam
And the water vapor | steam A becomes condensed water H in the
The steam
《ライニング処理Eについて》
次に、蒸気原動機11内のライニング処理Eについて、図3を参照して、説明する。
水蒸気Aは、地中から噴出する天然自噴水蒸気よりなるので、蒸気原動機11のスケール発生,腐食発生,および磨食発生の助長成分を、ガス状や微粒子状にて含有している。すなわち、カルシューム,その他の鉱物成分や、硫化水素,炭酸ガス,アンモニア,その他の腐食性成分が、地中からの天然自噴水蒸気であるが由に、含有されている。
そこで、蒸気原動機11について、少なくともケーシング12内面およびロータ13表面について、ライニング処理Eが施されている。
すなわち、耐酸,耐食,耐摩耗性の材料が適切に選択されると共に、ケーシング12の内側(含、吸入口15,吐出口16)、およびロータ13の外側(含、主軸14)に、被覆せしめられている。張り付け,裏づけ,内張り,融着,塗布,その他により、本体材料と異なった材料が被覆せしめられている。
ライニング処理Eについて、以上のとおり。
<About lining processing E>
Next, the lining process E in the steam
Since the water vapor A consists of natural self-exposure water vapor ejected from the ground, it contains the components that promote the generation of scale, corrosion, and polishing of the steam
Therefore, for the steam
That is, an acid-resistant, corrosion-resistant, and wear-resistant material is appropriately selected, and the inside of the casing 12 (including the
The lining process E is as described above.
《ルーツタイプ,ロータリータイプについて》
次に、図3を参照して、ルーツタイプの蒸気原動機11と、ロータリータイプの蒸気原動機11について、説明する。まず、ルーツタイプについては、次のとおり。
図3の(1)図〜(4)図に示した蒸気原動機11は、ルーツタイプよりなり、給排気される水蒸気Aの断熱膨張等に基づき、一対のロータ13が、ケーシング12内で反対方向に同期回転運動して、主軸14に回転力が伝達される。水蒸気Aは、ロータ13とケーシング12間を移動した後、排気される。
《Roots type and rotary type》
Next, the roots type steam
The steam
そしてまず、図3の(1)図,(2)図に示したルーツタイプの蒸気原動機11は、ロータ13が三葉形よりなる。そして(1)図に示したように、吸入口15から供給された水蒸気Aは、(2)図に示したように、ロータ13を回転させて吐出口16から排気される。
図3の(3)図,(4)図に示したルーツタイプの蒸気原動機11は、ロータ13がニ葉形よりなる。そして(3)図に示したように、吸入口15から供給された水蒸気Aは、(4)図に示したように、ロータ13を回転させて吐出口16から排気される。
なお、このルーツタイプについて、その他の構成等に関しては、公知使用されているものに準じる。例えば、2つのロータ13は、ケーシング12内面とは、僅かな隙間を保ち非接触で回転可能であると共に、ロータ13相互間は、噛み合い接触しながら回転可能となっている。
First, in the root-type steam
In the root type steam
In addition, about this roots type, about another structure, it is based on what is used well-known. For example, the two
次に、ロータリータイプについては、次のとおり。図3の(5)図,(6)図に示した蒸気原動機11は、ロータリータイプよりなり、給排気される水蒸気Aの断熱膨張等に基づき、1個のロータ13が、ケーシング12内で回転運動して、主軸14に回転力が伝達される。水蒸気Aは、ロータ13とケーシング12間を移動した後、排気される。
すなわち、(5)図に示したように、吸入口15から供給された水蒸気Aは、(6)図に示したように、ロータ13を回転させて吐出口16から排気される。
なお、このロータリータイプについて、その他の構成等に関しては、エンジンシステム等で周知使用されているものに準じる。例えば、ハウジングであるケーシング12内で、ロータ13が偏心回転する。
ルーツタイプやロータリータイプについては、以上のとおり。
Next, the rotary type is as follows. The steam
That is, as shown in (5), the water vapor A supplied from the
In addition, about this rotary type, about another structure etc., it is based on what is well-known and used by an engine system etc. For example, the
The root type and rotary type are as described above.
《作用等》
本発明の地熱発電システムは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)自噴した水蒸気Aは、蒸気井1から気水分離器2を経由して、蒸気原動機11に供給される(図1,図2を参照)。
《Action etc.》
The geothermal power generation system of the present invention is configured as described above. Therefore, it becomes as follows.
(1) The self-injected water vapor A is supplied from the steam well 1 to the steam
(2)蒸気原動機11は、ルーツタイプやロータリータイプよりなり、ケーシング12内にロータ13が組み込まれている(図3を参照)。
(2) The steam
(3)蒸気原動機11に供給された高温,高圧の水蒸気Aは断熱膨張して、ロータ13を回転運動させ、ロータ13の主軸14に、回転力が伝達される(図3を参照)。
もって、主軸14に連結された発電機6が駆動されて、回収電力Fが発電出力として外部供給される(図1,図2を参照)。
(3) The high-temperature, high-pressure steam A supplied to the steam
Accordingly, the
(4)そして水蒸気Aは、ロータ13の回転に伴い、高圧側から低圧側へと導かれると共に断熱膨張を継続し、一段と低圧化されて排気される。もって、ロータ13を介した前後の圧力差が拡大し、この圧力差に基づきロータ13の回転が更に促進される(図3を参照)。
(4) As the
(5)そして、蒸気原動機11から排気された水蒸気Aは、本発明システムの一例では、そのまま大気放散Gされる(図1を参照)。
(5) Then, in the example of the system of the present invention, the water vapor A exhausted from the steam
(6)これに対し、本発明システムの他の例では、蒸気原動機11から排気された水蒸気Aは、復水器7へと供給される(図2を参照)。
もって水蒸気Aが冷却,凝縮され、凝縮水Hとなって排水される。これに伴い、体積,圧力が低下するので、前記(4)で述べたロータ13を介した前後間の圧力差が、一段と顕著化し、ロータ13の回転が一段と促進される。
(6) In contrast, in another example of the system of the present invention, the steam A exhausted from the steam
Thus, the water vapor A is cooled and condensed, and the condensed water H is discharged. Along with this, the volume and pressure are reduced, so that the pressure difference between the front and rear through the
(7)ところで、蒸気原動機11に供給される水蒸気Aは、地中から噴出する天然自噴水蒸気よりなるので、スケール発生,腐食発生,および磨食発生の助長成分を、含有している。
そこで、この蒸気原動機11は、少なくともそのケーシング12内面およびロータ13表面について、ライニング処理Eが施されている(図3を参照)。
(7) By the way, since the water vapor A supplied to the steam
Therefore, the steam
(8)すなわち、本発明システムで採用した蒸気原動機11は、ルーツタイプやロータリータイプよりなり、前述したこの種の従来例で使用されている蒸気タービン5に比し、構造が極めて単純,簡単,シンプルである(図3を参照)。複雑,煩多,多様なノズルや羽根は、用いられていない。
そこで、上述したライニング処理Eが、構造的,経済的に実施可能である。もって蒸気原動機11について、スケール,腐食,磨食等の発生は抑制される。
(8) That is, the steam
Therefore, the lining process E described above can be implemented structurally and economically. Accordingly, the generation of scale, corrosion, polishing, and the like is suppressed for the steam
(9)本発明システムは、このような蒸気原動機11を採用したことにより、前述したように水蒸気Aを直接供給可能となっている(図1,図2を参照)。
前述したこの種の従来例のように、複数の熱交換器(3,4,7´)や、その為の個々の導管10やポンプ8等を設ける必要はなく(図4を参照)、設備構成がより簡単容易である。
(9) By adopting such a steam
There is no need to provide a plurality of heat exchangers (3, 4, 7 ′),
(10)又、本発明システムでは、水蒸気Aの熱量が十分に利用されるようになる。
すなわち、水蒸気Aを蒸気原動機11に、直接供給するようになっており(図1,図2を参照)、前述したこの種の従来例のように、水蒸気Aを単なる熱源として使用する訳ではない。
温水Cや低沸点流体Dを介在,蒸発させる従来例のシステム(図4を参照)に比し、水蒸気Aの熱量が大幅に有効利用される。
本発明の作用等については、以上の通り。
(10) In the system of the present invention, the heat quantity of the water vapor A is sufficiently utilized.
That is, the steam A is directly supplied to the steam prime mover 11 (see FIGS. 1 and 2), and the steam A is not simply used as a heat source as in the conventional example of this type described above. .
Compared with the conventional system (see FIG. 4) in which the hot water C and the low boiling point fluid D are interposed and evaporated, the heat quantity of the water vapor A is effectively used.
The operation of the present invention is as described above.
1 蒸気井
2 気水分離器
3 熱交換器
4 リボイラー
5 蒸気タービン
6 発電機
7 復水器
7´凝縮器
8 ポンプ
9 冷却塔
10 導管
11 蒸気原動機
12 ケーシング
13 ロータ
14 主軸
15 吸入口
16 吐出口
17 タンク
A (地熱)水蒸気
B 熱水
C 温水
D 低沸点流体
E ライニング処理
F 回収電力
G 大気放散
H 凝縮水
V 排水溝
W 冷却水
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ルーツタイプやロータリータイプよりなり、ケーシング内にロータが組み込まれておりノズルや羽根を備えていないこと、を特徴とする地熱発電システム。 A system for generating electricity using geothermal steam, wherein a steam prime mover is directly driven by the steam,
A geothermal power generation system consisting of a roots type or a rotary type, characterized in that a rotor is incorporated in a casing and no nozzles or blades are provided.
該水蒸気は、蒸気井から気水分離器を経由して該蒸気原動機に給気されるが、該気水分離器は、該蒸気井から供給された該水蒸気から熱水を分離し、該蒸気原動機は、主軸が発電機に連結されていること、を特徴とする地熱発電システム。 In claim 2, the water vapor comprises natural self-exposure water vapor ejected from the ground, and contains a promoting component of scale generation, corrosion generation, and polishing generation for the steam prime mover,
The steam is supplied to the steam prime mover from a steam well via a steam / water separator. The steam / water separator separates hot water from the steam supplied from the steam well, and The prime mover is a geothermal power generation system characterized in that a main shaft is connected to a generator.
該水蒸気は、該ロータとケーシング間を移動した後、排気されること、を特徴とする地熱発電システム。 5. The steam prime mover according to claim 3, wherein the steam prime mover is of a roots type, and the pair of rotors are synchronously rotated in opposite directions in the casing based on the adiabatic expansion of the steam supplied and exhausted. Rotational force is transmitted to
The water vapor is exhausted after moving between the rotor and the casing, and then the geothermal power generation system.
該水蒸気は、該ロータとケーシング間を移動した後、排気されること、を特徴とする地熱発電システム。 5. The steam prime mover according to claim 3, wherein the steam prime mover is of a rotary type, and based on the adiabatic expansion of the water vapor supplied and exhausted, one of the rotors rotates in the casing, and the main shaft rotates. Is transmitted,
The water vapor is exhausted after moving between the rotor and the casing, and then the geothermal power generation system.
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CN107762561A (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-06 | 吴茂盛 | Hydrodynamic force generating set |
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- 2014-09-26 JP JP2014196471A patent/JP2016070067A/en active Pending
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